灯泵浦激光器与半导体激光器之比较

ETSC-TECH东隆科技

• 输出功率在2000W的灯泵浦激光器一般的会用4个双灯泵浦的聚光腔进行串联得到，一般的，单腔构成灯泵浦激光器的电-光转换效率在3%以下，而用多个腔串联组成的激光器的转换效率会低于这个数值。即使我们按照3%计算，那么2000W输出的灯泵浦固体激光器需要的电功率就是67千瓦，而这些功率{zh1}都转化为了热能，通过水循环散发这些热能，如果按照比较高的效率来估计，那么还需要至少一半的功率也就是33千瓦的电功率来实现，也就是说，驱动这样的激光器，需要的电功率至少是100千瓦。如果是采用国内的三相电，需要的总电流就是270A左右。

  而我们在图一中看到的激光器仅仅是包括了上半部的激光腔部分和下半部分的电源部分，而水冷部分的体积是要远远大于这些的，还需要用于外冷机散热的空间或者将外冷防置于室外。

  一般的，半导体激光器的转换效率是40%，那么在输出2000W激光功率的情况下，需要的电功率仅仅是5千瓦，需要散发的热量是3千瓦，按照和上面类似的计算我们就可以知道，一套这样的系统总的需要的电功率不过7千瓦，和一台比较大的柜式空调耗电相差不大，在一般的线路上可以直接使用。

  上图中的激光器系统已经包括了所有的激光器，电源控制，冷却系统三个部分，可以看到，所有体积不过和两台洗衣机大小类似，对于场地没有特殊的需求。

• 我们知道灯泵浦激光器需要定期换灯，一般来说，{zh0}的灯能够连续工作的时间也不到一千小时，一般的只有几百小时，也就是说，如果这样的激光器运行两万小时，那么需要换灯的次数就是20次，而4个双灯腔组成的激光器就需要160支灯，至少。4腔串联的激光器必须要使4支YAG晶体的轴线精密的同轴，那么调节将会是严峻的问题。灯泵浦聚光腔必须采用水冷，而冷却水必须经过灯和YAG棒，那么就必须经常进行清洗。4个聚光腔，8支灯，4支晶体棒，还有4腔同轴的调节。

  对于半导体激光器来说，冷却水冷却的是半导体激光器的热沉，不会经过任何发光的关键部分，那么只需要定期检查冷却水，根据维护程序更换冷却水即可。同时，由于半导体阵列的寿命一般都在20000小时以上，所以几乎没有需要更换的耗材。由于激光腔部分没有复杂的光路，即使更换阵列也没有什么额外的调节过程，维护简单方便。